JX-300X DCS控制系统在PVC密闭化生产中的应用

作者：刘月菊 黄金豹 何翔 梁亚霖

欢迎访问e展厅 展厅 7 工业PC/工控机展厅 DCS卡, 平板电脑, 工控板, 单板机, 监控系统, ... 在PVC（聚氯乙烯）生产中采用JX—300X DCS控制系统，对聚合的全过程进行自动控制，实现了PVC生产的密闭化，达到了系统改造的预期效果。 河南神马氯碱化工股份有限公司是年产5万吨PVC的化工企业，原有的聚合DCS控制系统仅对釜温进行控制，系统规模小。2003年11月在进行聚氯乙稀密闭化生产技术改造时，由于原控制系统规模小而且无法扩容，经反复调研，最终决定控制系统采用JX-300X。在改造时把6台聚合釜的入料控制、升温控制、恒温控制、汽提控制，压缩冷凝回收控制、离心干燥等控制集中在一个DCS控制系统内，实现聚合入料、恒温、出料全过程自动控制。通过几个月来的连续运行，该套系统性能稳定，安全可靠，不仅提高了树脂产量、质量，减轻了工人的劳动强度，而且改善了聚合的工作环境、节约了能源，实现了所预期的一百釜不清釜、不开盖的目的。 系统选型、配置规模和结构 通过了解其他厂家的DCS运行状况，结合河南神马氯碱化工股份有限公司的实际情况，为便于转化、分馏DCS系统和聚合DCS两个系统网络连接，最后确定聚合DCS采用浙大中控的JX-300X系统。该套系统不仅能满足生产监视、过程控制、操作画面、参数报警、数据记录及趋势等功能，而且采用的是国内先进的软硬件技术，结构灵活、安全便于维护，满足了工艺要求的需要。根据聚合生产工艺的实际特点，该系统配置模拟量输入68点，热电阻52点，模拟量输出28点，开关量输入210点，开关量输出147点，合计505点。依据这些点数，确定设置操作站4台（包括一台工程师站）、控制站1个、控制机柜2个、继电器柜1个，控制回路28个，I/O机笼7个，电源箱4个等系统配置。 控制站是采集处理信号并进行运算输出，具有故障自诊断功能，控制站主控卡、数据转发卡、电源采用热备用冗余配置，故障时能自动无扰动切换。操作站是提供人机操作界面，接受从控制站传来的工艺流程实时数据，将它转化为相应的过程变量，在显示器上显示出来，供操作员监视、操作。工程师站既可当操作站又可用来进行系统组态。操作站与控制站之间通过高速通信网Scnet完成数据交换，本套系统工艺界面共设16幅，分别为：1）软水、稳定剂操作画面；2）单体操作画面；3）分散剂操作画面；4）引发剂操作画面；5）注水、终止剂操作画面；6）涂釜冲洗水操作画面；7）1#—6#釜的操作画面；8）回收操作画面；9）汽提操作画面；10）恒温控制参数；11）配方表。这些画面满足了聚合生产控制的需要。 现场配套电气仪表装置 这次对聚氯乙稀技术改造，除保留原有的检测变送测量装置、自动控制阀门、电气设备外，又增加检测变送测量设备21台，程控阀门和自动调节阀71台，程控泵15台。 控制方案 悬浮法聚氯乙稀生产过程是把软水、单体、分散剂、引发剂等助剂按一定比例密闭入料，而后通过热水夹套升温、恒温控制、自动注水、加终止剂，自动出料冲洗，通过汽提回收控制装置把残留单体进行回收，经过离心干燥去除水份最后包装成袋状树脂的过程。对于这么一个复杂的过程，采用全自动化控制后，它可以提高生产效率，降低消耗，减少环境污染。因此，这套控制系统主要由这几个部分构成：6台釜的密闭入料控制；6台釜的升温、恒温控制；6台釜的滏釜、出料冲洗控制；汽提塔控制；压缩冷凝回收控制及离心干燥控制等。 密闭入料控制过程比较复杂，控制要求高，采用SC控制语言编程来实现顺控，它包括九个子程序控制：软水程序、稳定剂程序、单体程序、分散剂程序、引发剂程序、中途注水程序、终止剂程序、涂釜程序、出料冲洗程序，各子程序既能相互独立启动，又能联锁启动。当入料主程序联锁按钮打到“IN”时，入料程序全部自动。另外还设有单体回流、冲洗水回流、中途注水回流三个自定义单回路控制。（具体控制的介绍略） 另外,其它一些控制如压缩冷凝尾排压力控制、回流控制、离心机进料控制等全部采用单回路的PID控制。 系统调试 为不影响生产，大部分调试工作都在聚合反应的间隙和停车检修期间进行的。 ■ 硬件设备调试： 对现场检测仪表，首先从现场加标准信号从DCS上观察温度、压力、流量显示是否在允许误差范围内,然后从操作站上输出信号看现场阀门动作状态是否符合要求，反馈状态、接点信号显示是否正常，通过此方法，调校自动阀门68台，液位变送器10台，流量仪表6台，重量变送器2台，从调校结果来看，全部满足了工艺要求需要，保证了仪表的精度。 ■ 软件调试： 现场仪表按各回路调试正常后，开始进行各子程序调试,向聚合釜内加水，进行水联动实验，启动每个单元的子程序模拟实验，观察阀门动作顺序是否按要求进行。实践证明，这一繁锁工作为主程序的联调打下基础，为最后一次投料成功提供了依据。 存在问题及解决办法 在刚开始的调试、投运过程中发现了一些问题并进行了处理。 ■ 软水和单体入釜过程中无论启动程序或停止程序那一瞬间，总听到工艺管道比较大的一声振动，起初怀疑工艺管道固定不好，后通过仔细观察发现启动程序的那一瞬间，泵、总阀、釜上阀同时启动，出现了共振现象，导致比较大的振动，通过修改启泵、开阀的先后顺序控制程序，解决了这一振动，消除了不安全隐患。 ■ 每台釜喷淋阀底阀上的限位开关，建议电气和仪表公用一套最好。 在实用过程中，发现喷淋阀和底阀的限位开关，电气、仪表上总出现反馈不同时回来的现象，影响程序继续进行，通过调整线路改造，达到电气、仪表共同的目的。满足了双方的要求,，效果令人满意。 ■ 冲洗水泵出口的压力表总打坏。在投运当初，冲洗水泵出口的压力表总打坏，通过修改原有的程序，让冲洗水泵不频繁启动，以及泵出口回流一直处于自控状态，保证了泵出口压力的稳定，解决了大电机频繁启动带来的不安全因素。 应用结论 ■ JX—300X DCS系统投入运行半年多来，运行稳定可靠、操作简便，使工艺指标得以进一步优化，充分发挥了现有设备生产的能力。 ■ 使聚合从入料到出料全部实现自动化控制，提高了树脂的产量、质量，稳定了工艺指标，简化了现场操作，减轻了操作人员的劳动强度，提高了劳动生产率。 ■ 使聚合生产达到一百釜不清釜、不开盖，聚合岗位上基本闻不到单体味，大大改善了聚合的工作环境，减少了有毒气体对人体伤害。 ■ 提供了通讯接口，通过集线器可以和远程计算机连接，为以后实现调度集中监视工艺过程控制提供了条件。 ■ 可靠性较高，降低了仪表维护工作量，且由于系统卡件的国产化和通用性，降低了备品备件的库存量和资金占用，降低了生产成本。 ■ 原有的控制系统，大部分采用常规仪表的控制，控制回路、检测点多，控制仪表多，控制柜多且安装分散。采用JX—300X系统后，整套系统只需2个控制柜、一个继电器柜、4个操作站，大大减少了控制装置的数量，节约资金和空间，充分体现了DCS系统的优越性。 ■ 由于该套系统功能齐全、技术先进、安全可靠，故障率较低，节约了大量的维护资金，创造了很好的经济效益和社会效益，实践证明，该系统应用是非常成功的。 本文由浙江中控技术有限公司供稿。刘月菊、黄金豹供职于河南神马氯碱化工股份有限公司，何翔、梁亚霖供职于浙江中控技术有限公司。(end)

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